Synthetische Wetterdaten für Ausbreitungsrechnungen – standortgenau, verifiziert und mit hoher Auflösung

• Heinz-Theo Mengelkamp

Die meteorologischen Eingangsdaten für Ausbreitungsrechnungen z. B. mit dem Ausbreitungsmodell AUSTAL bestehen aus einer Jahreszeitreihe von Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Turbulenzzustand der Atmosphäre. Dabei wird der Turbulenzzustand durch die Ausbreitungsklasse nach Klug-Manier oder die Monin-Obukhov-Länge beschrieben. Gemäß TA Luft 2021 sollen Daten einer Wetterstation oder synthetische Daten mit Nachweis der Repräsentativität verwendet werden. Die Problematik der Daten von Wetterstationen ist hinlänglich bekannt. Ausbreitungsklassen nach Klug-Manier beschreiben den Turbulenzzustand nur ungenau und die Repräsentativität der Winddaten kann auch durch eine Übertragbarkeitsprüfung oftmals nicht gewährleistet werden. Der anemos Windatlas für Deutschland bietet synthetische Daten, die konsistent über mehr als zwei Dekaden, verifiziert und standortspezifisch sind. Der Windatlas wurde mit Unterstützung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWI), des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) vertreten durch das Umweltbundesamt (UBA) und mit Mitteln des Landes Niedersachsen (N-Bank) entwickelt. Vorteile der synthetischen Daten:
➤ Die Windatlas-Zeitreihen umfassen u. a. die Parameter Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Monin- Obukhov-Länge mit einer zeitlichen Auflösung von zehn Minuten. Eine Umrechnung in Ausbreitungsklassen ist möglich, aber für Rechnungen mit AUSTAL nicht zwingend erforderlich.
➤ Die Zeitreihen sind seit 1997 konsistent und lückenlos und werden kontinuierlich fortgeführt, sodass die Ableitung eines „repräsentativen Jahres“ nach VDI 3783 Blatt 20 immer den aktuellen Referenzzeitraum berücksichtigt.
➤ Die Windgeschwindigkeit ist durch Vergleiche mit bodennahen Messungen optimiert und wird standortgenau angepasst. Das Windfeld oberhalb von 40 m wurde durch Vergleich mit mehr als 100 Messungen an hohen Masten verifiziert und mittels Optimierungs- Verfahren kalibriert.
➤ Eine standortspezifische AKTerm mit synthetischen Daten kann in wenigen Minuten über das Online Portal awis erzeugt werden. Ausbreitungsrechnungen mit Daten von drei Wetterstationen und dem anemos Windatlas werden vergleichend dargestellt.